【PDN仿真笔记7-使用Sigrity PowerSI进行PDN仿真的方法2】

PDN仿真笔记7-使用Sigrity PowerSI进行PDN仿真的方法2

1. PDN结果分析及优化

PDN仿真结果一般的波形与电容的仿真结果有点类似，低频段时阻抗偏高，随着频率的增加，受到电容的滤波效果，阻抗会逐渐降低；当滤波电容或寄生电容等电容在某个频率点达到谐振时，对应频点会出现1个阻抗的低谷；当超过谐振频率时，受寄生电感等影响，阻抗会逐渐升高。
如下图的PDN仿真结果，红色为阻抗要求：

可见，在8MHz~20MHz PDN阻抗超标。
根据电容的滤波原理，参考如下链接：
https://blog.csdn.net/qq_42682826/article/details/126862030
https://blog.csdn.net/qq_42682826/article/details/126911920#t4

8MHz~20MHz PDN阻抗超标，主要原因可能是所选择电容的阻抗特性不满足要求，本例中所选择的滤波电容为47uF+10uF+0.01uF：

其中，10uF的阻抗曲线如下，谐振点2MHz左右：

0.01uF的阻抗曲线如下，谐振点86MHz左右：

根据电容并联原理，由于10uF电容和0.01uF电容的谐振频率相差太大，并联时二者会形成并联谐振峰，从而导致并联谐振峰处阻抗超标。解决方案就是将0.01uF电容的容值增大，降低其谐振频率，或者增加处于10uF和0.01uF之间容值的电容。
1uF电容的阻抗曲线如下，谐振频率点与10uF相差不是太多。将所有0.01uF电容替换为1uF电容（多个1uF电容并联会降低总体阻抗）

电容组合修改后的仿真结果如下，可以看出，更新电容组合后，PDN仿真结果满足spec要求。

综上：
当PDN不满足设计要求时，需要根据仿真结果，优化电容组合，尽量不使用谐振频点相差太多的组合，应使用谐振频点逐步增大的方式进行电容选择。

2. 电源短路仿真与开路仿真

在进行PDN仿真时，有开路仿真和短路仿真两种方式，具体使用哪种方式，一般根据芯片厂商的要求进行。比较常见的是开路仿真，如PDN仿真笔记6所述。
PDN仿真笔记6
对于短路仿真来说，有两种方式：
（1）在DCDC端将输出与GND短接
在电源的DCDC端，将电源输出的正负极之间直接用short电阻模型短接。仿真时，依然选择的是IC端的port进行仿真，注意短路电阻要将电源pin和GND pin均连接起来。


这种情况下，仿真时可以直接输出短路仿真结果，如下图所示：

（2）使用矩阵计算
另外一种方式是，在DCDC端同样添加port，即同时仿真IC端的port和DCDC端的port。
DCDC端的port需要将所有正极及对应回流的负极都link到对应的port中，Ref Z注意修改为0.1ohm。
然后进行正常的仿真

仿真结束后，在仿真结果上右键，选择“Matrix Operations”-》“Reduction”

然后将DCDC输出端“Connection Status”设置为Short，新输出的波形即为短路仿真波形


可以看出，两种方法得到的短路阻抗波形完全相同